Как сделать затравку для кристалла

Для большей ясности в этом разделе будет описан наиболее простой способ выращивания кристаллов различных солей.

Растворимость. Соль — это уже кристаллическое соединение, растворимое в воде. Каждая соль имеет различную растворимость, но показатель растворимости меняется при изменении температуры (при понижении температуры растворимость уменьшается, а при повышении температуры растворимость увеличивается). Например Медный купорос мы сможем растворить при 30 градусов всего около 25 гр./100 мл, но если мы повысим температуру до 80 градусов его растворимость увеличивается до примерно 55 гр./100 мл.

Итак кристаллизация наступает из-за падения температуры (уменьшения растворимости соли). Ещё одним способом кристаллизации является выпаривания воды из раствора соли, т.к. для соли не достаточно воды в которой она растворена и следовательно она обратно кристаллизуется.

В описанном ниже процессе происходит одновременно оба процесса кристаллизации (из-за падения температуры и из-за испарения воды).

как сделать кристаллы.#ведьма.видео не моё

САМ ПРОЦЕСС:

1. Растворение при комнатной температуре. Начинаем постепенно растворять соль в воде. Растворяем маленькими порциями (по 1 ложке), добавляя следующую порцию только после полного растворения предыдущей порции. Наступает момент, когда соль перестает растворяться, значит мы достигли максимального растворения для взятой соли.

2. «Водяная баня» и растворение при высокой температуре. Ставим банку с растворенной солью в кастрюлю с налитой в ней водой, и ставим кастрюлю на газовую или электроплиту. В кастрюлю помещаем градусник и включаем плиту. Начинаем поднимать температуру в нашей «водяной бане» до примерно 65-70 градусов (больше опасно, банка может не выдержать и лопнуть).

Поднимать температуру следует медленно, следовательно повышается растворимость соли. Продолжаем растворять соль, это следует делать постепенно, после растворения предыдущей порции, как мы делали раньше. При максимальной температуре (65-70 градусов) опять наступает момент, когда соль перестает растворяться, значит мы достигли максимального растворения соли для этого температурного уровня. Отключаем газ.

3. Остывание раствора. Раствор при высокой температуре не следует сразу доставать из водяной бани т.к. банка может лопнуть от резкого перепада температур (комнатная температура может быть около 25 градусов, следовательно перепад температуры будет в 40 градусов). Я советую дождаться пока раствор остынет до 35 градусов, после чего достаём раствор из «водяной бани».

4. Фильтрация раствора. Скажу честно по началу я фильтровал раствор, сейчас не фильтрую, поэтому опишу два вида очистки раствора от лишних кристалликов, которые смещают центр кристаллизации.
Вообще фильтрация раствора по моему мнению нужна тем, кто растит кристаллы на нити или выращивает крупные монокристаллы (один кристалл). Я люблю выращивать друзы (сростки кристаллов) и использую для роста кристаллов камни. Монокристаллы лучше пробовать растить только после длительных тренировок по выращиванию кристаллов, да и большинству людей больше нравятся красивые друзы, но для науки интереснее монокристаллы.

Подробный метод выращивания кристаллов в домашних условиях!

(фильтрация) — Фильтруют растворы следующим образом: берется чистая банка (не холодная), на банку одевается конус с фильтром (фильтр можно сделать из ваты, завернутой в марлю или купить фильтровальную бумагу). И раствор из одной банки (в которой растворяли соль) переливается через фильтр в новую банку. Все кристаллики оставшиеся от растворения соли остаются в фильтре и мы имеем чистый раствор.
(быстрая очистка) — Вместо фильтрации растворов я беру большую пластиковую ложку и просто выгребаю со дна банки кристаллики нерастворенной соли, конечно это не 100% очистка от кристаллов но мне этого хватает и экономит время.

5. Подготовка к кристаллизация. Далее очищенный раствор ставим в прохладное место и помещаем в него затравку. Затравка – маленький кристаллик соли, который будет дальше расти. Существует несколько способов выращивания затравки:
(нить) – кристаллик можно привязать к нитке. Иногда сложно найти крупный кристаллик или его просто сложно привязать, тогда некоторые специалисты советуют приклеить кристаллик к нити. Другой способ состоит в том, чтобы взять кристаллик выросший в предыдущих опытах (выбрать покрупнее). Затем нить опускается в раствор (желательно чтобы кристалл был в самом центре раствора). Обратный конец нити (сухой) привязывается к карандашу который кладется сверху на банку.
(камень) – с камнем намного проще, главное чтобы он был плоский и покрупнее. Камень аккуратно опускается в центр дна банки (для этого лучше использовать пластиковую ложку). Затем кристаллики соли насыпаются на поверхность камня, но не много, лучше насыпать небольшое количество.
(пуговица) – некоторые химики любители используют другие разнообразные поверхности для кристаллизации, например привязывают к нити пуговицу, на которой затем будут вырастать кристаллы. Некоторые делают каркас из медной проволоки, который затем обрастает кристаллами. Я пробовал делать из плотной бумаги каркас в виде жеоды, в котором выращивал кристаллы.
После помещения в раствор одного из вышеперечисленных «мест кристаллизации», следует поставить банку с раствором в прохладное место и накрыть банку чем-либо (например салфеткой), так чтобы был небольшой зазор.

6. Кристаллизация. Дальше уже мы не прилагаем никаких усилий, кристаллизация происходит сама, раствор продолжает остывать, вода постепенно испаряется из-за чего кристаллы (затравки) начинают расти. Для разных солей время кристаллизации разное, самый быстрый рост кристаллов я наблюдал у Железного купороса, кристаллы буквально росли на глазах, и через 15 минут у меня уже были кристаллы около 1 см. Я советую Вам ожидать как минимум 9-12 часов.

! СОВЕТ. Любые перепады температуры могут остановить или обратить процесс кристаллизации, и иногда сложно длительное время поддерживать одну и туже температуру в помещении. Комнатная температура может очень резко меняться, например если вы гатовите на кухне с использованием плиты, температура повышается, открыли форточку зимой, температура понижается, все эти явления могут повлиять на процесс Кристаллизации, поэтому я и посоветовал ожидать около 9 часов т.к. можно просто оставить раствор на ночь (пока вы спите) или на день (пока вы на работе/учебе) и постараться не влиять на изменение окружающей температуры в помещении.

7. Извлечение кристаллов. По окончании опыта вы можете достать кристаллы, это самый интересный процесс опыта, и часто он может вам принести множество положительных эмоций. Доставать кристаллы нужно аккуратно, стараться не повредить их т.к. кристаллы солей обладают низкой твердостью (менее 3 по шкале Мооса) и могут легко ломаться. Нить можно просто вынуть из банки. С камнем сложнее, его нужно аккуратно поддеть пластиковой ложкой, подтолкнуть к стенке банки, и по стеночке аккуратно поднять к поверхности, где руками (лучше в перчатках) вы уже окончательно извлекаете его из воды.

Надеюсь для вас это была полезная информация.
Со временем в данном разделе появятся фотографии, позволяющие лучше понять процесс выращивания кристаллов.

УСПЕШНИХ ОПЫТОВ.

! ВАЖНО: При проведении в домашних условиях опытов по выращиванию кристаллов
не забывайте соблюдать Технику безопасности!

Источник: kristallov.net

Введение затравки для кристаллизации: исследования и оптимизация

Разработка и оптимизация процедур введения затравки для повышения стабильности партии

Пожалуйста, расскажите о вашей задаче. Запросить цены или информацию Позвонить специалисту Запросить информацию Запросить онлайн-демо /content/ru/ru/home/applications/L1_AutoChem_Applications/L2_Crystallization/seeding-cryz.fb.1.c.11.html Запросить цены

Руководство по разработке процесса кристаллизации

• Введение в кристаллизацию и осаждение
• Основы: растворимость и ширина метастабильной зоны
• Как определить размеры кристаллов
• Использование противорастворителя при кристаллизации

Введение затравки для кристаллизации

Контроль размеров кристаллов

Затравливание — это один из самых простых методов контроля пересыщения. Он заключается в том, что в пересыщенный раствор добавляется небольшое количество кристаллов с целью:

• запустить процесс кристаллизации на нужном уровне пересыщения;
• обеспечить достаточную площадь частиц для контролируемого расходования пересыщенного раствора.

Точно подобранные количество (масса) и размер частиц затравки помогают получить кристаллы с требуемыми параметрами. Для теоретической системы кристаллизации, где единственным процессом является рост и кристаллы имеют сферическую форму, можно разработать простую модель, позволяющую легко рассчитать окончательные размеры кристаллов на основе исходных размеров и количества затравки. Допустим, доля затравки составляет 1 %. В этом случае 1 % — это масса затравки по отношению к ожидаемой массе продукта. Поскольку плотность затравки равна плотности конечного продукта, массовая доля соответствует объемной. Следующий этап — преобразование объемного соотношения в соотношение диаметров.

Размеры и форма кристаллов

Дендритный рост

Наша простая модель призвана проиллюстрировать зависимость распределения кристаллов по размерам от размеров и количества частиц затравки. В реальных системах применимы не все из описанных правил. Кристаллы редко имеют сферическую форму, а это означает, что для расчета размеров кристаллов необходимы более сложные формулы.

Процессы кристаллизации очень редко сводятся только к росту. Всегда в большей или меньшей степени присутствуют такие явления, как образование зародышей и истирание частиц. Приведенный пример показывает, что микроскопия в режиме реального времени предоставляет уникальную возможность расширить наши представления о процессе затравливания.

На фото справа — непосредственное наблюдение процесса затравливания в ходе кристаллизации органического вещества с использованием микроскопии в режиме реального времени. После добавления затравочных кристаллов в пересыщенный раствор (a) становится заметным поверхностное зародышеобразование на затравочных кристаллах (b). С течением времени происходит дендритный рост, когда из затравочных кристаллов под прямым углом вырастают небольшие иглы (c). Через 30 минут видно бимодальное распределение по размерам и форме, что говорит о возможных затруднениях с фильтрацией и сушкой конечного продукта (d).

Источник: www.mt.com

Метод Вернейля при выращивании кристаллов

Рассказываем, как выращиваются синтетические драгоценные камни методом Вернейля: как происходит процесс роста (синтеза) кристаллов в лабораториях России.

На сегодняшний день это один из самых популярных и массовых в мире способов создания драгоценных камней. С его помощью получают:

• сапфиры (синие, желтые, зеленые, оранжевые, белые, фиолетовые);
• двухцветные сапфиры;
• рубины (с середины XX века также звездчатые сапфиры и рубины);
• корунды нехарактерных цветов (например, имитирующие александрит или кунцит);
• шпинель (голубую, зеленую, розовую);
• фабулит (ранее популярная имитация бриллианта);
• рутил (камень с самой сильной игрой цвета).

В англоязычной литературе этот способ называется газопламенной кристаллизацией (“flame fusion”) – наиболее привычный международный вариант.

Как и в более дорогих технологиях, в методе Вернейля также используют натуральное сырьё низкого качества и затравку – маленький фрагмент природного минерала. Однако в основе метода не горячий расплав, а измельчённый сухой порошок – шихта.

Её постепенно сыпят в специальную печь, оснащённую горелкой. При участии водородно-кислородной термической реакции шихта плавится и в таком виде оседает вниз на затравку. При соприкосновении с затравкой шихта охлаждается и превращается в кристалл. По мере роста кристалла затравку опускают, формируя так называемую “булю” (англ. “boule”) – сужающийся книзу цилиндр. Диаметр були может меняться от нескольких миллиметров до 25-30 см в зависимости от материала и оборудования.

Схема установки для выращивания кристаллов по методу Вернейля:

1 – механизм опускания кристалла
2 – кристаллодержатель
3 – растущий кристалл
4 – муфель
5 – горелка
6 – бункер
7 – механизм встряхивания
8 – катетометр

У каждого выращенного кристалла своя специфика: например, шпинель будет иметь немного квадратную форму и чуть больший размер; кристаллы фабулита и звездчатых корундов – самые маленькие диаметры (до 18 мм), а були синтетического сапфира требуется раскалывать на 2 части сразу на фабрике, чтобы в дальнейшем при огранке не возникали трудности. из-за высокого внутреннего напряжения.

Существует также модернизированная версия этого метода, с помощью которой можно получать целиковые були, не имеющие существенного внутреннего напряжения. Плюс в том, что это позволяет выполнять крупные огранки или резьбу.

Метод Вернейля уникален тем, что в своём первоначальном виде крайне прост. Он позволяет выращивать сотни килограмм кристаллов в весьма короткие сроки (месяц). При этом себестоимость невысока, а ассортимент цветов, напротив, велик. Кроме того, Вернейль позволяет синтезировать красный рубин – цвет, который недоступен или дорог в других синтетических исполнениях.

Однако есть ряд значительных минусов.

Во-первых, это неравномерный цвет в рамках одного кристалла. Шихта высыпается, плавится и опускается на кристалл довольно хаотично. Красители-металлы, входящие в состав шихты, могут весьма сильно влиять на её поведение. Она может стекать, группироваться и кристаллизоваться в удобном направлении. И на выходе в некоторых цветах корунда мы получаем градиент красителя от центра к краям и иногда островки цвета – пятна, снижающие качество продукции.

Кроме того, из-за непредсказуемого хаотичного поведения шихты, в кристаллах часто присутствуют пузыри и трещины, свидетельствующие о высоком внутреннем напряжении. Всё это уменьшает полезный объём для огранки, увеличивая потери сырья.

В-третьих, малый размер буль. Из-за неравномерной окраски в синем сапфире Вернейля площадка камня (наибольшая ровная поверхность, которая при закрепке находится сверху изделия) всегда располагается только от внешнего края були. При этом помним, что буля является только половинкой от целой. Таким образом, высота и общие размеры камня будут сильно ограничены.

Метод Вернейля относится к разряду «недорогих методов», в мире существует несколько крупных производителей данного материала, сегодня камни гранятся в основном машинным способом. Именно такие камни являлись ювелирными вставками в золотых и серебряных украшениях в СССР. К сожалению, натуральные камни почти не продавались, а разнообразия синтетики Вернейля было достаточно.

Преимущества метода:

1. отсутствие флюсов и дорогостоящих материалов тиглей,
2. отсутствие необходимости точного контроля температуры,
3. возможность контроля за ростом,
4. высокая скорость роста (несколько часов).

Недостатки:

• нарушения и деформация кристаллической решётки,
• внутренние напряжения в булях,
• неоднородность состава,
• неравномерная окраска,
• наличие посторонних примесей и частиц нерасплавившейся шихты.

Источник: rusgems-shop.ru